對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材編寫的思考與探索

張錦明

（無錫工藝職業(yè)技術(shù)學院 江蘇 宜興 214206）

對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材編寫的思考與探索

張錦明

（無錫工藝職業(yè)技術(shù)學院 江蘇 宜興 214206）

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是高職院校機械類、近機類專業(yè)一門十分重要的專業(yè)平臺課。針對目前高職院?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》教材存在著內(nèi)容多與學時少的矛盾、部分內(nèi)容與培養(yǎng)技能型人才不相適應(yīng)、新的設(shè)計方法沒有具體體現(xiàn)等問題，文章提出了解決這些問題的對策。

高職；機械設(shè)計基礎(chǔ)；教材編寫；技能型人才

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是高職院校機械類、近機類專業(yè)一門承上啟下的專業(yè)平臺課，該課程的教學內(nèi)容對學生畢業(yè)后從事專業(yè)工作起著十分重要的作用。但目前具有高職特色的符合學習者自身條件的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材并不多。因此，編寫出與高職院校培養(yǎng)技能型人才相適應(yīng)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材是十分重要的，也是非常迫切的。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中存在的問題

現(xiàn)有的高職院校機械類、近機類《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材大多數(shù)是在原來中專學?！稒C械原理》、《機械零件》教材的基礎(chǔ)上綜合而成的，這樣的教材擺脫不了其原有的不足。主要表現(xiàn)在：(1)內(nèi)容偏多，與現(xiàn)在高職院校《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程“少學時”的矛盾比較突出；(2)部分內(nèi)容與培養(yǎng)技能型人才不相適應(yīng)；(3)與該課程相關(guān)的新技術(shù)、新知識內(nèi)容基本沒有；(4)習題類型少且大題多，學生完成這些作業(yè)后難以鞏固所學的知識，難以達到舉一反三的目的。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材的編寫對策

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程涉及的知識面廣，實用性強。為了使該門課程與高職院校的培養(yǎng)目標相適應(yīng)，解決“學時少”的問題，同時適當增加部分與其相關(guān)的新知識、新設(shè)計方法，可采用以下一些做法。

對內(nèi)容進行適當刪減與整合 現(xiàn)有的高職院校《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材還編入了一些與培養(yǎng)技能型人才關(guān)系不十分緊密的內(nèi)容，軸承的壽命計算就是一個明顯的例子?，F(xiàn)在，工程技術(shù)人員在設(shè)計時一般只是對軸承選擇具體的型號，而不對其進行壽命計算。軸承壽命計算這部分內(nèi)容并不實用，并且相對而言，學生對這部分內(nèi)容不易理解，學起來感到比較枯燥，計算也較為困難。因此，這樣的內(nèi)容應(yīng)刪除，應(yīng)將重點放在軸承類型、型號選擇、軸承的安裝和調(diào)試等方面。類似情況還出現(xiàn)在螺栓連接的強度計算、按連桿三個位置設(shè)計四桿機構(gòu)等內(nèi)容中。一般的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材對直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪的受力分析與計算、強度計算與設(shè)計等內(nèi)容都是分別作為一個章節(jié)的內(nèi)容單獨敘述的，但它們之間有許多相似的地方。為此，可以把直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪的受力分析與計算放在一起，把直齒輪、斜齒輪、圓錐齒輪的強度計算及設(shè)計計算內(nèi)容放在一起。在敘述齒輪強度計算時，對公式直接寫出而不進行推導。但對公式中字母表示的含義、字母數(shù)值的選取等內(nèi)容應(yīng)詳細解釋。由于這些公式是放在一起敘述的，因此，在公式中相同的字母只需敘述一次，避免以往在不同章節(jié)中重復敘述同一字母的情況。最后，將傳遞功率、轉(zhuǎn)速、傳動比等條件相同的閉式齒輪作為直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪設(shè)計的例題編入。由于斜齒圓柱齒輪在這時所取的材料和一些參數(shù)以及一些數(shù)據(jù)的計算與直齒輪是一樣的，因此，緊接在直齒圓柱齒輪后面的斜齒圓柱齒輪設(shè)計例題就不必編入這些與直齒圓柱齒輪設(shè)計相重復的內(nèi)容。這樣就減少了內(nèi)容，加快了斜齒輪的設(shè)計進度。這兩個例題敘述結(jié)束后，再對這兩種傳動在設(shè)計時得出的數(shù)據(jù)進行比較，得出它們各自的優(yōu)缺點。這樣做的優(yōu)點是：一方面壓縮了課時，便于學生理解與記憶，另一方面能使學生對直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪之間的不同點有更深刻的了解，便于學生更好地掌握這方面的知識。

所舉例題應(yīng)與培養(yǎng)目標相適應(yīng) 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中的例題是為使學生能更好地領(lǐng)會、理解、鞏固所學的相關(guān)知識服務(wù)的，現(xiàn)有教材中的例題確實是在這樣做。但細細分析這些例題，還是不能很好地適應(yīng)培養(yǎng)技能型人才的需要。例如，某《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中有這樣的例題：已知一只正常齒制的標準直齒圓柱齒輪的齒頂圓直徑da=380mm，齒數(shù)z=36，求其分度圓直徑d、齒根圓直徑df、全齒高h、齒厚s。這樣的例題，代入公式能很方便地算出該齒輪的模數(shù)為10mm，從而計算出分度圓直徑d等數(shù)據(jù)。但在企業(yè)實際中遇到一只齒頂圓直徑公稱尺寸為380mm的標準直齒圓柱齒輪，齒頂圓直徑的實際尺寸不可能是380mm，且往往要比380mm小。為了使學生掌握直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式，并使例題更能符合培養(yǎng)技能型人才的需要，可進行這樣的改動：某廠有一只我國制造正常齒制的標準直齒圓柱齒輪已損壞不能使用，需要制造另一只新齒輪來代替它?，F(xiàn)在數(shù)得該齒輪的齒數(shù)z=36，測得其齒頂圓直徑da=379.64mm。為了繪制新齒輪的零件圖，請求出其分度圓直徑d、齒頂圓直徑 da、齒根圓直徑 df、全齒高h、齒厚s、壓力角α。這時，代入公式算出來的該齒輪的模數(shù)為9.99mm。由于齒輪的模數(shù)是標準值，所以，可以斷定原齒輪的模數(shù)一定是與9.99mm最接近的標準模數(shù)值10mm。再根據(jù)該標準值，算出分度圓直徑d=360mm、齒頂圓直徑da=380mm等其他值，確定壓力角為20°。由于學生畢業(yè)以后會常遇到這樣的齒輪測繪和計算，所以這樣的例題編寫更具有實際意義。

編入零件圖內(nèi)容 對于V帶傳動、齒輪傳動等的設(shè)計，除了相關(guān)計算外，最終目的還是體現(xiàn)在零件圖上。目前，較多的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材已將原有零件圖的內(nèi)容刪除了，這并不合適。由于零件圖公差、倒角圓角等尺寸的確定都需要查閱相關(guān)的資料，繪圖時要考慮選擇圖紙的幅面、采用的繪圖比例，因此，在教材例題中對設(shè)計計算好的每一種傳動給出相應(yīng)的零件圖，學生設(shè)計計算好每一種傳動，繪制出相應(yīng)的零件圖，是他們在其他課程中得不到的一種學習和訓練。由于學生畢業(yè)后從事與本專業(yè)有關(guān)的工作會經(jīng)常接觸這種零件圖，因此，在教材中必須編入零件圖內(nèi)容。

教材中應(yīng)增加新內(nèi)容 機械設(shè)計是一門既古老又年輕的學科。計算機的產(chǎn)生使得與《機械設(shè)計基礎(chǔ)》內(nèi)容相匹配的新知識、新設(shè)計方法不斷出現(xiàn)，工廠企業(yè)的工程技術(shù)人員正使用這些新知識、新方法從事設(shè)計工作。但綜觀目前高職院校的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，基本上沒有關(guān)于這些新知識、新方法的內(nèi)容。為了讓學生掌握這方面的知識和技能，與工廠企業(yè)的實際情況緊密結(jié)合，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中迫切需要編入這方面的內(nèi)容。由于傳統(tǒng)的V帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計等都是比較花費時間的事，為了提高設(shè)計效率，便于多種計算方案進行比較，增加設(shè)計的準確性和可靠性，工廠企業(yè)的工程技術(shù)人員對于一些重要的設(shè)計計算，往往直接使用V帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計軟件在計算機上完成。由于市場上有多種這樣的設(shè)計軟件，并且現(xiàn)在計算機在學生中普及，將這部分內(nèi)容編進教材是理所當然的事。由于圖解法具備容易學習和掌握、幾何關(guān)系清晰等優(yōu)點，在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中常作為一種設(shè)計方法來敘述，并用來求解如平面連桿中的構(gòu)件長度、傳動角等的數(shù)據(jù)。但圖解法求解的數(shù)據(jù)精度低，這就限制了它在求解尺寸精度要求高的機構(gòu)中的應(yīng)用。在計算機上學生使用AutoCAD等軟件，并用圖解法來求解平面連桿中的構(gòu)件長度、傳動角等數(shù)據(jù)，一方面保持了圖解法的優(yōu)點，另一方面能避免圖解法求解數(shù)據(jù)精度低的不足。為此，將這種使用計算機的圖解法編入《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，可使之增加新活力。

教材編寫與多媒體課件相匹配 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程中的平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等內(nèi)容，用多媒體進行教學可增加這些機構(gòu)運動的直觀性，便于學生理解與記憶，同時能激發(fā)學生的學習興趣。用多媒體進行教學還可以節(jié)省在黑板上書寫、畫圖所需的許多時間，彌補“學時少”的不足。因此，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課教師紛紛采用了多媒體教學。但多媒體教學的一個最大不足是學生對一些要記的內(nèi)容來不及記錄。為此，編寫教材一定要與多媒體課件相匹配，或者說一定要有與教材相匹配的多媒體課件，這樣可以大大減少學生的記錄量，從而提高學習效率。

編寫與教材相配套的習題集 學生要對 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》內(nèi)容進一步地理解、鞏固，并對課上所學的內(nèi)容舉一反三，必須做大量的作業(yè)。但現(xiàn)行的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材每章內(nèi)容后面的習題，大多是要花較多時間進行計算的計算題。學生就是把這些計算題全部做完，也難以達到很好地鞏固所學知識、舉一反三的目的。因此，在編教材時必須編寫與之配套的習題集。在習題集中，不但要有計算題，還應(yīng)有填空題、判斷題、選擇題、改錯題、問答題、作圖題等多種形式的題目。這些習題應(yīng)與培養(yǎng)技能型人才的目標相適應(yīng)，與教材對應(yīng)部分緊密相聯(lián)，難度不應(yīng)太大。學生完成這些作業(yè)后，能掌握和鞏固所學知識，從而為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是高職院校機械類、近機類專業(yè)一門十分重要的專業(yè)平臺課。在高職院校從事多年機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學的教師應(yīng)共同努力，編寫出適合高職學生特點的、與眾不同并符合培養(yǎng)技能型人才需要的 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，為培養(yǎng)出機械類、近機類專業(yè)的高質(zhì)量學生做出應(yīng)有的貢獻。

[1]岳大鑫.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008．

[2]馬艷霞.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2008．

[3]于興芝.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學出版社，2008．

[4]徐鋼濤.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2007．

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G714

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1672-5727（2010）08-0125-02

張錦明（1954—），男，江蘇無錫人，無錫工藝職業(yè)技術(shù)學院副教授，高級工程師，研究方向為機械設(shè)計教學與陶瓷機械設(shè)計。